Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-10-16T16:53:51Z No. of bitstreams: 1 FRANKBELSON DOS SANTOS AZEVEDO – DISSERTAÇÃO (PPGFísica) 2015.pdf: 1064778 bytes, checksum: c929ffea2d7e7c51359bf2dfc237fbf9 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-16T16:53:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FRANKBELSON DOS SANTOS AZEVEDO – DISSERTAÇÃO (PPGFísica) 2015.pdf: 1064778 bytes, checksum: c929ffea2d7e7c51359bf2dfc237fbf9 (MD5) Previous issue date: 2015-09-24 / Capes / Este trabalho tem por objetivo estudar a dinâmica quântica planar de partículas neutras de spin-1/2 na presença de campos elétricos. A priori uma partícula com carga nula não devia interagir com campos eletromagnéticos, mas ao admitir partículas possuindo momento de dipolo magnético, vemos que a interação é possível. Tal estudo acontece através da equação de Dirac com acoplamento não mínimo, onde o termo de interação leva em conta o momento de dipolo magnético, spin da partícula e campo eletromagnético. A partir dessa equação, derivamos e resolvemos duas equações diferenciais de primeira ordem, mostrando que as soluções estão atreladas ao spin. As soluções para o efeito Aharonov-Casher é discutida em detalhes pela primeira vez neste trabalho. Também derivamos uma equação diferencial de segunda ordem, a partir da qual obtivemos o níveis de energia para uma partícula movimentando-se em um caminho circular de raio constante. Além disso, usando o método de extensão auto-adjunta, encontramos funções de onda de estados ligados e níveis de energia para o espaço completo, incluindo a região r = 0. Os níveis de energia obtidos são análogos aos níveis de Landau, e mostram uma dependência com o parâmetro projeção de spin. Por fim, tomamos o limite não relativístico para o espaço completo. / This work aims to study the planar quantum dynamics of neutral particles of spin- 1/2 in the presence of electric fields. A priori a particle with null charge should not interact with electromagnetic fields, but to admit particles having magnetic dipole moment, we see that the interaction is possible. Such study happen through the Dirac equation with non-minimal coupling, where the interaction term takes into account the magnetic dipole moment, spin of the particle and electromagnetic field. From this equation, we derive and solve two differential equations of first order, showing that the solutions is linked to spin. The solutions to the Aharonov-Casher effect is discussed in detail for the first time in this study. We also derive a differential equation of second order, from which we obtained the energy levels for a particle moving in a constant radius circular path. In addition, using the self-adjoint extension method, we find wave functions of bound states and energy levels to the full space, including the region r = 0. The Energy levels obtained are analogous to Landau levels, and show a dependence on the spin projection parameter. Finally, we take the non-relativistic limit for the full space.

Este trabalho apresenta um estudo de medições de intensidades de campos elétrico em um centro cirúrgico, oriundos de fontes de radiofreqüência comerciais operando na cidade de Curitiba, no Paraná. Com o aumento da telefonia celular e, por conseguinte, de suas torres somando-se às antenas de televisões, rádios, rádios chamadas, redes de dados sem fio, internet por ondas de rádio, microondas, serviço de rádio da polícia, dos bombeiros, de rádio táxi, rádio amador, GPS, etc., o que acaba provocando um tipo de poluição eletromagnética “no ar”. Tal poluição pode trazer problemas tanto para o meio ambiente como para a saúde e, entre as tecnologias, possíveis interferências entre as mesmas podendo, por vezes, levar equipamentos a executarem funções imprevisíveis. Conhecer os valores de intensidade desses campos torna-se relevante, principalmente em um hospital onde vidas humanas podem estar a perigo quando conectadas a equipamentos susceptíveis a falhar em suas funções devido à presença desses campos. Os resultados obtidos neste trabalho são comparados com os recomendados pelas principais agências regulamentadoras. Após definido um hospital com o maior número de antenas em seu contorno, montou-se um setup de ensaios em seu centro cirúrgico, observando as distâncias mínimas possíveis entre paredes, teto, chão, luminária e entre as antenas. O setup encontra-se a 1920 cm na direção frontal e a 900 cm na direção lateral direita, posição essas que serviram como referência para o posicionamento do GPS no terraço para a obtenção das coordenadas geográficas. Os equipamentos utilizados foram: um receptor de sinais seletivos, um notebook com um software utilizado na operação do receptor e na aquisição dos dados, uma antena seletiva e um medidor de campo elétrico isotrópico. Foram selecionados 11 canais de televisões, 16 de rádios FM e 13 estações de rádio base (telefonia celular). Nos resultados das medições seletivas, os valores encontrados de 0,005 V/m comparados com as recomendações mais rigorosas (ONIR/Suíça) que é de 4,0 V/m ficando então os valores medidos 0,13% desse valor. Na faixa especifica da ONIR (900 & 1900), ou seja, GSM, este trabalho encontrou 0,0068 V/m ou 0,14% em relação aos valores preconizados por ela para as exposições ocupacionais e de 0,17% para o público em geral.Em questão dos equipamentos médicos obteve-se 1,75 V/m medido contra 3 V/m da norma NBR/IEC60601-1-2, ou seja, um campo medido de 58,33% menor do valor aconselhado. Este trabalho recomenda principalmente: adotar o Princípio da Precaução, que prevê medidas protetoras antecipadas perante as incertezas e/ou riscos desconhecidos, na operação dos transmissores; exigir que todas as instalações de transmissores tenham EIA/RIMA-EIV e; realizar periodicamente medições no contorno desses transmissores para verificar o incremento dos campos elétricos de outras fontes, que se somaram aos dos mesmos. / The aim of this paper is to present a study of measurement of the intensity of electric fields in a surgery room coming from radio frequency broadcasting sources located in Curitiba, Paraná. This is a result of an increase in cellular telephony and, consequently, of its transmission towers which, along with radio and TV antennas, radio service calls, wireless networks, internet connections by means of radio waves, microwave ovens, police and firefighters radio calls, radio taxi service calls, amateur radio service, GPS, and so on, produce a kind of electromagnetic pollution “in the air”. Such pollution might cause problems for the environment as well as for people’s health and there might even be some interference concerning the technologies themselves, which might cause equipment to perform unpredictable functions. Thus, it is important to become aware of the level of the intensity of these fields, especially concerning hospitals where human lives might be in danger when they depend on equipment that is likely to fail due to the presence of these magnetic fields. The results obtained in our study are compared to those recommended by the main regulating agencies. After selecting a hospital with the greatest number of antennas around, we built an experimental setup inside a surgery room, observing the minimum distance required between the walls, between the ceiling and the floor, light equipment, and among the antennas. The set up was located 1920 cm to the front and 900 cm to the right lateral position, which served as reference for placing the GPS equipment in order to obtain geographical coordinates. The equipment used involved a selective signal receiver, a notebook with a software used to receive signals and collect data, a selective antenna and isotropic electric field measurement equipment. Eleven TV channels, 16 FM radio stations and 13 radio-based stations (cellular telephony stations) have been selected. Concerning selective measurement, the result obtained was 0,005 V/m and, when compared to the most rigorous recommendation (ONIR/Switzerland) which is 4,0 V/m, the result was 0,13% distant from the one suggested. Concerning ONIR specific band (900 & 1900), that is, GSM, our study has found 0,0068 V/m or 0,14% when compared to the results recommended by ONIR for occupational exposure and 0,17% for people’s exposure in general. Concerning medical equipment, our study has found 1,75 V/m, compared to 3 V/m, expected according to NBR/IEC60601-1-2, that is, the measured field was 58,33% lower than the one recommended. Therefore, we recommend that some actions be taken such as: adopting the Precautionary Principle, which proposes anticipated protective measures in relation to uncertainties and/or unknown risks, for using broadcasting equipment; demanding that all broadcasting facilities observe Environmental Impact Assessment Studies/EIRs – Neighboring Community Environmental Impact Studies; and, finally, performing periodical measurement of the surroundings in order to check the increase in magnetic fields from other sources which produce magnetic field pollution.

Este trabalho apresenta um estudo de medições de intensidades de campos elétrico em um centro cirúrgico, oriundos de fontes de radiofreqüência comerciais operando na cidade de Curitiba, no Paraná. Com o aumento da telefonia celular e, por conseguinte, de suas torres somando-se às antenas de televisões, rádios, rádios chamadas, redes de dados sem fio, internet por ondas de rádio, microondas, serviço de rádio da polícia, dos bombeiros, de rádio táxi, rádio amador, GPS, etc., o que acaba provocando um tipo de poluição eletromagnética “no ar”. Tal poluição pode trazer problemas tanto para o meio ambiente como para a saúde e, entre as tecnologias, possíveis interferências entre as mesmas podendo, por vezes, levar equipamentos a executarem funções imprevisíveis. Conhecer os valores de intensidade desses campos torna-se relevante, principalmente em um hospital onde vidas humanas podem estar a perigo quando conectadas a equipamentos susceptíveis a falhar em suas funções devido à presença desses campos. Os resultados obtidos neste trabalho são comparados com os recomendados pelas principais agências regulamentadoras. Após definido um hospital com o maior número de antenas em seu contorno, montou-se um setup de ensaios em seu centro cirúrgico, observando as distâncias mínimas possíveis entre paredes, teto, chão, luminária e entre as antenas. O setup encontra-se a 1920 cm na direção frontal e a 900 cm na direção lateral direita, posição essas que serviram como referência para o posicionamento do GPS no terraço para a obtenção das coordenadas geográficas. Os equipamentos utilizados foram: um receptor de sinais seletivos, um notebook com um software utilizado na operação do receptor e na aquisição dos dados, uma antena seletiva e um medidor de campo elétrico isotrópico. Foram selecionados 11 canais de televisões, 16 de rádios FM e 13 estações de rádio base (telefonia celular). Nos resultados das medições seletivas, os valores encontrados de 0,005 V/m comparados com as recomendações mais rigorosas (ONIR/Suíça) que é de 4,0 V/m ficando então os valores medidos 0,13% desse valor. Na faixa especifica da ONIR (900 & 1900), ou seja, GSM, este trabalho encontrou 0,0068 V/m ou 0,14% em relação aos valores preconizados por ela para as exposições ocupacionais e de 0,17% para o público em geral.Em questão dos equipamentos médicos obteve-se 1,75 V/m medido contra 3 V/m da norma NBR/IEC60601-1-2, ou seja, um campo medido de 58,33% menor do valor aconselhado. Este trabalho recomenda principalmente: adotar o Princípio da Precaução, que prevê medidas protetoras antecipadas perante as incertezas e/ou riscos desconhecidos, na operação dos transmissores; exigir que todas as instalações de transmissores tenham EIA/RIMA-EIV e; realizar periodicamente medições no contorno desses transmissores para verificar o incremento dos campos elétricos de outras fontes, que se somaram aos dos mesmos. / The aim of this paper is to present a study of measurement of the intensity of electric fields in a surgery room coming from radio frequency broadcasting sources located in Curitiba, Paraná. This is a result of an increase in cellular telephony and, consequently, of its transmission towers which, along with radio and TV antennas, radio service calls, wireless networks, internet connections by means of radio waves, microwave ovens, police and firefighters radio calls, radio taxi service calls, amateur radio service, GPS, and so on, produce a kind of electromagnetic pollution “in the air”. Such pollution might cause problems for the environment as well as for people’s health and there might even be some interference concerning the technologies themselves, which might cause equipment to perform unpredictable functions. Thus, it is important to become aware of the level of the intensity of these fields, especially concerning hospitals where human lives might be in danger when they depend on equipment that is likely to fail due to the presence of these magnetic fields. The results obtained in our study are compared to those recommended by the main regulating agencies. After selecting a hospital with the greatest number of antennas around, we built an experimental setup inside a surgery room, observing the minimum distance required between the walls, between the ceiling and the floor, light equipment, and among the antennas. The set up was located 1920 cm to the front and 900 cm to the right lateral position, which served as reference for placing the GPS equipment in order to obtain geographical coordinates. The equipment used involved a selective signal receiver, a notebook with a software used to receive signals and collect data, a selective antenna and isotropic electric field measurement equipment. Eleven TV channels, 16 FM radio stations and 13 radio-based stations (cellular telephony stations) have been selected. Concerning selective measurement, the result obtained was 0,005 V/m and, when compared to the most rigorous recommendation (ONIR/Switzerland) which is 4,0 V/m, the result was 0,13% distant from the one suggested. Concerning ONIR specific band (900 & 1900), that is, GSM, our study has found 0,0068 V/m or 0,14% when compared to the results recommended by ONIR for occupational exposure and 0,17% for people’s exposure in general. Concerning medical equipment, our study has found 1,75 V/m, compared to 3 V/m, expected according to NBR/IEC60601-1-2, that is, the measured field was 58,33% lower than the one recommended. Therefore, we recommend that some actions be taken such as: adopting the Precautionary Principle, which proposes anticipated protective measures in relation to uncertainties and/or unknown risks, for using broadcasting equipment; demanding that all broadcasting facilities observe Environmental Impact Assessment Studies/EIRs – Neighboring Community Environmental Impact Studies; and, finally, performing periodical measurement of the surroundings in order to check the increase in magnetic fields from other sources which produce magnetic field pollution.

Orientadores: Jose Wilson Magalhaes Bassani, Rosana Almada Bassani / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-15T01:38:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fonseca_AlexandraValenzuelaSantelicesda_M.pdf: 1311974 bytes, checksum: ab061a6f8d63a1175d6a3c9281e0704e (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O procedimento mais efetivo para reverter arritmias cardíacas consiste na aplicação de choques elétricos de alta intensidade, como e o caso da desfibrilação. Estimulação com campos elétricos (E) elevados, entretanto, exerce efeitos deletérios sobre o músculo cardíaco, podendo causar disfunções elétrica e contrátil e até a morte celular. Privilegiar a estimulação na direção longitudinal, para qual o limiar de excitação das células cardíacas e menor, seria uma forma de se reduzir a amplitude do estimulo sem perder a efetividade da estimulação. Para isto, foi desenvolvido e testado, em miócitos ventriculares orientados de maneira aleatória, um sistema de estimulação multidirecional automática que permite o chaveamento controlado de estímulos sequênciais para três diferentes pares de eletrodos (cada um correspondendo a uma direção) em um intervalo de tempo inferior a duração do potencial de ação (período em que a célula se encontra eletricamente refrataria). A estimulação multidirecional com uma intensidade de E 20% acima do limiar estimulatório (1,2× ETM) dobrou o recrutamento (excitação) de células (80 vs. 40% com estimulação unidirecional, p<0,001). Adicionalmente, o recrutamento com a estimulação multidirecional automática foi maior (p< 0,001) do que a soma dos recrutamentos obtidos com a estimulação em cada direção individualmente (sem intersecção), o que sugere que a estimulação sublimiar durante o procedimento automático pode aumentar a excitabilidade celular. Foi observado também que, para uma dada amplitude do estimulo, o uso da forma de onda bipolar (para a qual o valor de ETM foi menor que para pulsos monopolares: 3,2 ± 0,1 vs. 3,9 ± 0,1 V/cm; p< 0,001) promoveu um recrutamento maior do que com o pulso monopolar (recrutamento de 50% das células foi obtido com 2,97 ± 0,04 e 4,18 ± 0,05 V/cm para pulsos bipolares e monopolares, respectivamente; p< 0,05). A combinação da estimulação multidirecional automática com o uso da forma de onda bipolar permitiu, portanto, uma redução de cerca de 50% no valor do E absoluto (3,8 vs. 7,8 V/cm com estimulação unidirecional e pulso monopolar) para um recrutamento de ~80% das células. A aplicação destes procedimentos na estimulação cardíaca (marcapasso e desfibrilação) pode otimizar o processo, levando a uma melhor eficiência e uma menor incidência de lesão. / Abstract: The most effective procedure to revert cardiac arrhythmias consists in the application of high intensity electric discharge, such as in cardiac defibrillation. Nevertheless, stimulation using high electric fields (E) may cause injury to the cardiac muscle, generating electric and contractile dysfunctions and even cell death. A possible way to reduce the stimulus intensity while maintaining the stimulation effectiveness would be stimulate cardiac cells with E applied parallel to the cell major axis, in which case the stimulation threshold is lower. To test this possibility, a multidirectional stimulation system was developed and tested on randomly-oriented rat ventricular myocytes. The system allows the controlled switching of sequential stimuli delivered to three different pairs of electrodes (each one corresponding to one direction), in a period shorter than the action potential duration (when cell is electrically refractory). The multidirectional stimulation with E intensity 20% above the stimulation threshold (1.2× ETM) doubled the percentage of recruited (excited) cells (~80 vs. ~40 % with unidirectional stimulation, p<0.001). Additionally, recruitment with automatic multidirectional stimulation was greater (p< 0.001) than the sum of recruitments obtained from stimulation of each direction individually (without intersection), which is suggestive that subthreshold stimulation during the automatic procedure might enhance cell excitability. Moreover, it was observed that for a given absolute stimulus amplitude, the use of biphasic waveforms (for which ETM was lower than for monophasic pulses: 3.2 ± 0.1 vs. 3.9 ± 0.1 V/cm; p< 0.001) promoted higher recruitment than monophasic stimuli (50% recruitment was attained with 2.97 ± 0.04 and 4.18 ± 0.05 V/cm with biphasic and monophasic pulses, respectively; p< 0.05). Thus, the association of automatic multidirectional stimulation and biphasic waveform enabled a 50% reduction of the absolute E value (3.8 vs. 7.8 V/cm with unidirectional stimulation and monopolar pulse) to evoke excitation in ~80% of the cells. The application of these procedures to cardiac stimulation (pacemaker and defibrillation) might optimize the process, leading to greater efficiency and lower injury incidence. / Mestrado / Engenharia Biomedica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Osvair Vidal Trevisan / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-28T11:57:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moreno_RosangelaBarrosZanoniLopes_D.pdf: 9810356 bytes, checksum: 23584345c809199b204cd503400d8184 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: O estudo é focado na remoção eletrocinética de contaminantes de solos. Fenômenos diretos e acoplados em um meio poroso saturado sujeito a gradientes hidráulico, elétrico e quúnico são modelados de forma completa. O trabalho apresenta os modelos teórico, numérico e experimental desenvolvidos. O modelo teórico proposto tem como ponto de partida a Termodinâmica de NãoEquih'brio. Seu desenvolvimento resulta num grupo de equações diferenciais parciais para os parâmetros de estado do sistema: pressão, potencial elétrico, concentração de espécies quúnicas e temperatura. Equações algébricas descrevendo as reações de eletrólise e de formação de água completam o modelo. As parcelas dos fenômenos acoplados foram adimensionalizadas em relação aos fenômenos diretos, possibilitando a análise da contribuição relativa de cada fenômeno nas respectivas equações de transporte, bem como a análise de transferência de escala. O sistema de equações resultante (difusão hidráulica, difusão elétrica, difusão-convecção-retardação do componente i e difusão-convecção-dissipação de calor) foi expresso na forma discreta pelo método de diferenças finitas e resolvido numericamente por um algoritmo em linguagem FORTRAN. O algoritmo foi testado e um critério para minirnizar erros devidos à discretização foi proposto. O potencial de análise do modelo proposto foi verificado para um conjunto de casos hipotéticos. Três sistemas fisicos (30 rnD, 304 rnD e 3040 rnD) foram sujeitos a combinações de gradientes externos de potencial elétrico (O V/cm, 0.1 V/cm e 0.2 V/cm), de pressão (0.01 atmlm, 0.05 atmlm, 0.1 atmlm) e de concentração (NaCl: 5.12 mol/m3 de injeção, 512 mol/m3 de saturação). Perfis e históricos para os parâmetros de estado do sistema, bem como perfis de condutividade e históricos de volume de fluido produzido acumulado e de corrente total foram determinados. A aplicação da técnica de tratamento foi testada, em laboratório, em uma amostra de arenito Botucatu de 7,66 cm de diâmetro e 35 cm de comprimento e permeabilidade na faixa de 400 rnD. Trinta e uma variáveis foram monitoradas em tempo real com a ajuda de um sistema de aquisição automática de dados. A amostra foi submetida a uma seqüência de testes para comparação do processo de remoção de NaCl (512 mol/m / Abstract: The present study focus on the electrokinetic removal of pollutants from soils. Direct and coupled phenomena in saturated porous media under electric, hydraulic and chemical gradients are comprehensively modeled. The approach is done through the development of a theoretical mo dei, a numerical model and an experimental model. The proposed theoretical model is based on NonEquilibrium Thermodynamics. The development results into a set of partial differential equations for the state parameters of the system: pressure, electrical potential, concentration of chemical species and temperature. Algebraic equations describing the electrolysis and water ionization reactions complete the model. The terms for the coupled phenomena are non-dimensionalized with respect to terms for the direct phenomena. Such procedure facilitates the analysis of the relative contribution of each phenomenon in the transport equations, as well as the analysis of scale transfer. The resulting set of equations (hydraulic diffusion, electric diffusion, diffusionconvection-retardation of components i and diffusion-convection-dissipation of heat) was discretised via the finite difference method and numerically solved by a FORTRAN algorithm. The algorithm was tested and a criterion to minimize discretisation errors was proposed. Some hypothetical cases were simulated to confirm the model potential. Three physical systems (30 rnD, 304 mD and 3040 rnD) were submitted to combinations of electric (OV/cm, 0.1 V/cm and 0.2 V/cm), hydraulic (0.01 atm/m, 0.05 atm/m, 0.1 atm/m) and chemical (NaCI: 5.12 mol/m3 injection, 512 mol/m3 saturation) external gradients. Distribution and history profiles were obtained for the state parameters of the system. Conductivity distribution, accumulated volume of produced fluid and total current history were also ca1culated. The application of the treatment was tested in the laboratory for a sample of Botucatu sandstone of 7,66 cm diameter, 35 cm length and permeability in the range of 400 mD. Thirty-one variables were monitored, in real time, by an automatic data acquisition system. In order to compare NaCI (512 mol/m3) removal, injection of a diluted solution (NaCI 5.12 mol/m3) was conducted under different levels of external electric potential DC (O, 5V and 8V) for a constant hydraulic head (-60 cm H20). The restoration of initial concentration conditions and the simultaneous determination of hydraulic permeability of the sample was carrled out by intermediate tests. The results reveal good repeatability. The numeric and experimental results were qualitatively compared and show good agreement with published data / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Marco Antonio Robert Alves / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-09T17:44:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tirolli_MarceloNogueira_M.pdf: 2758197 bytes, checksum: 08f6e633be3e083c0e72c41959dd296d (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo o estudo do comportamento elétrico de uma ponteira de emissão de campo, modelada na forma de um hemisfério sobre um poste, através de recursos computacionais (simulações). Escolhemos o software comercial Ansys, que utiliza o método dos elementos finitos nas análises dos fenômenos físicos para obtenção do campo elétrico na superfície da ponteira. Em seguida, foi desenvolvido também um programa computacional que realiza o cálculo da corrente de emissão baseado na teoria de emissão de campo de Fowler-Nordheim (F-N). Para calcular a corrente, o programa faz uso dos resultados das simulações do campo elétrico obtidos no software Ansys. Apresentamos também os resultados da influência que as dimensões como o raio de curvatura do hemisfério, a altura da ponteira e a distância entre anodo e catodo exercem sobre o comportamento do campo elétrico, da corrente de emissão e de outras grandezas físicas que envolvem emissão de campo / Abstract: This work aims to study the electrical behavior of a field emission tip, shaped in the form hemisphere on a post, through computational resources (simulations). We chose the Ansys commercial software that uses the finite element methods in the analyses of the physical phenomena to obtain the electric field in the surface of the tip. After that, a computational program was also developed to perform the calculation of emission current based on Fowler-Nordheim (F-N) field emission theory. To calculate the current, the program uses the results of the electric field simulations gotten in Ansys software. We also show the results of influences that dimensions such as the hemisphere curvature radius, the height of the tip and the distance between anode and cathode exert on the behavior of the electric field, emission current and other physical quantities that involve field emission / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Andre Koch Torres de Assis / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-04T04:12:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Hernandes_JulioAkashi_D.pdf: 11255919 bytes, checksum: 8c053f16e5fd883058c7336bb38c3acc (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: No Capítulo 1 apresentamos uma introdução sobre os campos elétricos dentro e fora de condutores resistivos com corrente constante. Discutimos também a distribuição de cargas superficiais que mantém a corrente fluindo e sua relação com estes campos elétricos. São apresentados alguns experimentos relacionados com estes campos elétricos fora de condutores com corrente constante. A Parte I deste trabalho trata de condutores retos e compridos. No Capítulo 2 apresentamos o tratamento de um fio cilíndrico longo de seção reta circular conduzindo uma corrente estacionária, já conhecido na literatura. São apresentados alguns dos métodos que seguimos nos tratamentos dos problemas apresentados a seguir. O Capítulo 3 trata da força entre uma casca cilíndrica condutora infinita sem corrente e uma carga pontual próxima (dentro ou fora da casca), cuja solução é inédita na literatura. Esta força de ordem zero (eletrostática) complementa a análise da força de primeira ordem ( ou seja, proporcional à corrente ou à velocidade dos elétrons de condução) no caso do fio cilíndrico longo com corrente constante. No Capítulo 4 tratamos o problema inédito de um fio cilíndrico longo, ainda conduzindo uma corrente estacionária, mas agora com uma bateria colocada no centro. Nosso objetivo aqui é estudar o comportamento dos campos e das cargas superficiais próximas à bateria. O Capítulo 5 apresenta o problema conhecido na literatura de placas retas conduzindo correntes estacionárias. Este problema foi tratado por este mesmo autor durante sua dissertação de mestrado. O comportamento dos campos e das cargas superficiais próximas a uma bateria no problema de condutores em forma de placas é abordado no Capítulo 6. Este também é um problema inédito na literatura, análogo ao problema tratado no Capítulo 4. No Capítulo 7 generalizamos o problema das placas com corrente constante utilizando agora uma fita de largura finita. Para resolver este problema inédito utilizamos coordenadas elíptico-cilíndricas. Com este caso encerramos nosso tratamento de problemas onde os condutores são retos e compridos, conduzindo correntes na direção longitudinal. Na Parte II tratamos de condutores curvos conduzindo correntes constantes na direção azimutal. Estes problemas são importantes porque representam uma classe de circuitos elétricos em que a corrente percorre um caminho fechado finito. O Capítulo 8 apresenta o problema conhecido na literatura de uma casca cilíndrica condutora de comprimento infinito conduzindo uma corrente estacionária na direção azimutal. Há uma bateria em forma de linha, paralela ao eixo da casca. Esta geometria tem solução bastante simples com forma analítica fechada para o potencial, para o campo elétrico e para as cargas superficiais, embora o cilindro tenha comprimento infinito. O Capítulo 9 apresenta o tratamento inédito para uma casca esférica resistiva conduzindo uma corrente estacionária. Neste caso, a bateria tem a forma de um segmento de linha (um meridiano da esfera). O problema mais complexo de um toróide condutor conduzindo uma corrente constante na direção azimutal, também novo na literatura, é apresentado no Capítulo 10. Estes dois problemas, da casca esférica e do toróide, representam duas situações onde não há infinitos na geometria nem na condutividade, sendo que a corrente está confinada em um espaço finito. Mesmo abateria está incluída no sistema, de modo que se obtém naturalmente o comportamento esperado dos campos e das cargas superficiais próximas a ela. Na Parte III fazemos uma discussão sobre os problemas tratados. Demonstramos que para todos os casos analisados existe um campo elétrico fora dos condutores com corrente constante e obtemos sua expressão analítica. Os comportamentos em todos os casos em que a bateria está presente foram encontrados de acordo com o esperado. As comparações que fizemos com experimentos da literatura mostraram que nossos resultados teóricos são razoáveis e coerentes / Abstract: In Chapter 1 we present an introduction about the electric field inside and outside resistive conductors carrying steady currents. We also discuss the distribution of surface charges that maintains the current fiow and its relation with these electric fields. We present some experiments related with these electric fields outside conductors with steady current. Part I of this work deals with long straight conductors. In Chapter 2 we present the treatment of a long cylindrical wire of circular cross section conducting a steady current, already known in the literature. We present some of the methods that we employ in the problems that follow. Chapter 3 deals with the force between an infinite cylindrical conducting shell without current and a point charge close by (inside or outside the shell). This solution is new in the literature. This force of zeroth order (electrostatics) complements the analysis of the first order force (i.e., proportional to the current or to the drifting velocity of the conduction electrons) in the case of the long cylindrical wire with steady current. Chapter 4 deals with the new problem of a long straight wire, still with a steady current, but now with a battery in the middle. Our objective here is to study the behaviour of the fields and of the surface charges near the battery. Chapter 5 presents the known problem of straight plates conducting steady currents. This problem was dealt with by the present author during his Master's Degree. The behaviour of the fields and of the surface charges near the battery in the problem of conductors in the shape of plates is approached in Chapter 6. This is also a new problem in the literature, analogous to the problem treated in Chapter 4. In Chapter 7 we generalize the problem of plates with steady currents utilizing now a strip of finite width. To solve this new problem we utilize elliptic-cylindrical coordinates. With this case we finish our treatment of problems of long and straight conductors, carrying currents in the longitudinal direction. In Part II we treat curved conductors with steady currents in the azimuthal direction. These problems are important because they represent a class of electric circuits in which the current fiows over a closed finite path. Chapter 8 presents the known problem of a conducting cylindrical shell of infinite length carrying a steady current in the azimuthal direction. There is a battery in the shape of aline, parallel to the axis of the shell. This geometry yields a very simple solution with a closed analytical form for the potential, electric field and surface charges, although the cylinder has an infinite length. Chapter 9 presents the new treatment of a resistive spherical shell with a steady current. In this case, the battery has the shape of a segment of line ( a meridian of the sphere). The more complex problem of a conducting toroid with a steady current in the azimuthal direction, also new in the literature, is presented in Chapter 10. These two problems, about the spherical shell and the toroid, represent two situations where there are no infinities in the geometry nor in the conductivity, while the current is confined in a finite space Even the battery is included in the system, so that we obtain naturally the expected behaviour of the fields and of the surface charges near the battery. In Part III we present a discussion of the problems treated here. We demonstrate that for all the analysed cases there is an electric field outside the conductors with steady currents and we obtain their expressions analytically. The behaviours of all cases in which the battery was present were found according to our expectations. The comparisons that we made with experiments of the literature showed that our theoretical results are reasonable and coherent / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

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Orientadores: Susanne Rath, Jarbas José Rodrigues Rohwedder / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-19T11:12:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Orlando_RicardoMathias_D.pdf: 5151319 bytes, checksum: 53a60cd9c94d86b8a9e269a87ef0c9ac (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O preparo de amostra representa uma etapa determinante e crítica no processo de análise e a extração em fase sólida (SPE) é uma técnica amplamente empregada no preparo de matrizes complexas. O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de dispositivos e procedimentos que permitem aplicar campos elétricos em SPE empregando cartuchos (E-SPE®), visando adicionar os mecanismos da eletroforese ao processo cromatográfico. Para tanto, foram desenvolvidos eletrodos e cartuchos que possibilitam a aplicação de campos elétricos, além de um sistema para monitorar e controlar parâmetros eletrocromatográficos tais como: vazão, corrente elétrica, potencial elétrico e temperatura. Com esses dispositivos foram realizadas extrações com aplicação de campo elétrico empregando compostos modelo aniônicos, catiônicos e anfotéricos. Para permitir uma melhor compreensão dos fenômenos envolvidos foram avaliados diversos parâmetros de extração, entre esses: concentração de íons em solução, pH, modificador orgânico, volume de solução de lavagem e tipo de sorvente. O sistema foi avaliado também na determinação de antimicrobianos em leite. Dependendo da polaridade empregada sobre os eletrodos, a aplicação do campo elétrico foi capaz de modular (acelerar ou retardar) a saída dos compostos modelo do cartucho. Os resultados de extração obtidos demonstraram a eficácia dos dispositivos desenvolvidos, além da grande potencialidade do uso de campos elétricos em SPE para obter maiores recuperações dos analitos de interesse e/ou remoção de interferentes / Abstract: Sample preparation is a crucial and determinant step for the analysis process and solid phase extraction (SPE) is a widely used technique in the preparation of complex matrices. The aim of this work was the development of devices and procedures for applying electric fields to SPE cartridges (SPE-E ®), in order to add the mechanisms of electrophoresis to the chromatographic process. For this purpose, electrodes and cartridges that allow the application of electric fields were developed, besides a system to monitor and control electrochromatographic parameters such as: flow, electric current, electric potential and temperature. By means of these devices, extractions with application of electric fields were performed using anionic, cationic and amphoteric model compounds. In order to allow a better understanding of the phenomena involved several extraction parameters were evaluated, among these: the concentration of ions in solution, pH, organic modifier, volume of washing solution and type of sorbent. The system was also evaluated for the determination of antibiotics in milk. Depending on the polarity of the electrodes used, the application of an electric field was able to modulate (accelerate or retard) the output of the model compounds from the cartridge. The extraction results obtained showed the effectiveness of the devices developed, and the immense potential of the use of electric fields in SPE to obtain better recoveries of the analytes and/or for removing interferents / Doutorado / Quimica Analitica / Doutor em Ciências